（湖南應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 湖南 常德 415000）

快速成型技術(shù)概述

快速成型（RP）技術(shù)是在近代CAD、CAM技術(shù)、計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)、精密伺服驅(qū)動技術(shù)、材料科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)上共同發(fā)展起來的，這些技術(shù)奠定了快速成型（RP）技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ)。不同類型的快速成型系統(tǒng)因?yàn)樗贸尚尾牧系牟煌?，?dǎo)致成形原理和成型系統(tǒng)特點(diǎn)也各有不同。但其基本原理都是相似的，那就是通過CAD技術(shù)將復(fù)雜的三維制造轉(zhuǎn)化成一系列二維平面圖形的制造，俗稱“分層制造，逐層疊加”。就如同數(shù)學(xué)中的微積分一樣，利用特殊材料經(jīng)過層層累積，最終形成特定的產(chǎn)品。

快速成型技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的原理及其特點(diǎn)

快速成形（RP）技術(shù)是在計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的分析能力下，基于離散化、堆積成型的原理采用不同方法堆積材料，最終完成零件的技術(shù)。

（1）從成形方面看，零件制造采用“堆積成型”的技術(shù)方式，從CAD電子模型中離散得到有關(guān)原型零件的幾何形狀、結(jié)構(gòu)和材料的組合信息，再與成形工藝參數(shù)信息結(jié)合，控制材料有規(guī)律、精確地由點(diǎn)到面，由面到體地進(jìn)行三維堆積。

（2）從制造方面看，它根據(jù)CAD造型生成零件三維幾何信息，通過分析數(shù)據(jù)，文件進(jìn)行離散，經(jīng)過激光束或其他方法進(jìn)行堆積，后處理，最終形成零件實(shí)體。

在快速成型技術(shù)發(fā)展過程中，由于其獨(dú)特的加工方式及其應(yīng)用范圍廣泛，形成了傳統(tǒng)機(jī)械加工所不具備的一些特點(diǎn)。

（1）制造原型所用的材料沒有具體限制，各種金屬和非金屬材料均可使用。

（2）產(chǎn)品多樣化復(fù)雜化，因此，原有機(jī)械制造工藝與制造原型不能適應(yīng)產(chǎn)品需求，所以加工復(fù)雜曲面時(shí)快速成型技術(shù)更顯優(yōu)越。

（3）沒有傳統(tǒng)機(jī)械加工條件約束，使快速成型技術(shù)加工周期短，成本低。

（4）利用CAD模型驅(qū)動，各種軟件的相輔相成，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)制造一體化。

（5）快速成型技術(shù)的發(fā)展，使產(chǎn)品加工的加工程序優(yōu)化，周期大大縮短，大學(xué)生對機(jī)械設(shè)計(jì)制造的興趣被極大的激發(fā)。

快速成型技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的設(shè)計(jì)過程中相對應(yīng)的問題

快速成型技術(shù)在設(shè)計(jì)方面往往對應(yīng)了產(chǎn)品的個(gè)性化、多樣化的特點(diǎn)，因此在設(shè)計(jì)流程方面對比傳統(tǒng)機(jī)械制造工業(yè)來說相對靈活，沒有那么多步驟，但是由于新型技術(shù)的發(fā)展，往往伴隨著一些結(jié)構(gòu)、流程設(shè)計(jì)、及產(chǎn)品最終成型的一些問題。

快速成型技術(shù)在材料使用上對材料往往沒有太多的條件限制，但是由于快速成型技術(shù)的原理方法不同，導(dǎo)致最終零件總體性能不好，包括彈性，抗拉性、韌性等方面。并且有些材料伴有污染，對人體有害等問題的存在，因此材料問題是限制快速成型技術(shù)發(fā)展的一大阻力。

由于快速成型的技術(shù)基礎(chǔ)是“逐層疊加”原理，然而在設(shè)計(jì)時(shí)利用什么材料、以及是否有更好的技術(shù)支持，是快速成型技術(shù)更加具有優(yōu)勢性的重要因素。因此材料以及相應(yīng)技術(shù)的發(fā)展，對快速成形（RP）技術(shù)影響極大。我們應(yīng)該研究開發(fā)一些新型的成型方法，尋找一些可代替性材料，從而以進(jìn)一步的改善和提高零件的各項(xiàng)性能，提高成型精度和成型效率。

其中最重要的是快速成形所制造出來零件的精度各方面一般都有較大的誤差。于是快速成型技術(shù)的基本原理決定了該工藝比不上傳統(tǒng)機(jī)械加工所具有的表面質(zhì)量和精度指標(biāo)，因此提高產(chǎn)品精度，才能更好適應(yīng)社會需求。

快速成型技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及其發(fā)展方向

快速成型（RP）技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用主要集中在以下幾個(gè)方面：

（1）在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用?？焖俪尚渭夹g(shù)能夠迅速地將設(shè)計(jì)人員的相關(guān)設(shè)計(jì)思想轉(zhuǎn)化為實(shí)體模型，從而為從事機(jī)械設(shè)計(jì)制造的設(shè)計(jì)人員建立了一種嶄新的產(chǎn)品開發(fā)模式。這不僅縮短了開發(fā)周期，而且降低了開發(fā)費(fèi)用，也能使企業(yè)在激烈的市場競爭中占有先機(jī)。

（2）在機(jī)械制造領(lǐng)域的應(yīng)用。目前快速成型技術(shù)主要用于產(chǎn)品創(chuàng)新研發(fā)，由于該技術(shù)具有周期短，成本低等特點(diǎn)，使得其在機(jī)械制造領(lǐng)域內(nèi)，獲得廣泛的應(yīng)用。它不受結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的約束，因此往往在機(jī)械領(lǐng)域內(nèi)，一些重要、復(fù)雜的產(chǎn)品設(shè)計(jì)成本與設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)很大程度上被降低，開發(fā)時(shí)間也被極大縮短。

（3）傳統(tǒng)模具生產(chǎn)的應(yīng)用。傳統(tǒng)模具生產(chǎn)具有時(shí)間長，成本高等特點(diǎn)?？焖俪尚图夹g(shù)與傳統(tǒng)的模具制造技術(shù)的相結(jié)合，可以大大縮短模具制造的開發(fā)周期，提高生產(chǎn)率，是解決模具設(shè)計(jì)與制造薄弱環(huán)節(jié)的有效途。

隨著時(shí)代的進(jìn)步，工業(yè)也對其技術(shù)的不但需求導(dǎo)致快速成型技術(shù)不得不繼續(xù)發(fā)展。在今后我們可以根據(jù)以下方面來綜合考慮。

（1）開發(fā)新型材料以及新型成型能源，使其快速成型技術(shù)產(chǎn)品成本更低、變形更小、強(qiáng)度更高。

（2）優(yōu)化快速成型方法和工藝，以提高快速成型系統(tǒng)的加工速度，增加各種制造工藝，也可以與傳統(tǒng)機(jī)械工藝進(jìn)行相互融合。

（3）提高與改善快速成型系統(tǒng)可靠穩(wěn)定性，更好的與CAD等技術(shù)結(jié)合，優(yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步為機(jī)械設(shè)計(jì)制造加工提供強(qiáng)大助力。

（4）提高切片方法改進(jìn)，確保零件的精度損失在合理掌控范圍之內(nèi)。

（5）與互聯(lián)網(wǎng)更好的結(jié)合，可以實(shí)施遠(yuǎn)程操控，以更好地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)制造產(chǎn)品一體化。

結(jié)束語

快速成型技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的重要分支，無論在制造思想上還是實(shí)現(xiàn)方法上都有很大的突破，利用快速成型技術(shù)可對產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行迅速評價(jià)、修改，并自動快速地將設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為具有相應(yīng)結(jié)構(gòu)和功能的原型產(chǎn)品?？焖俪尚涂梢栽跓o需準(zhǔn)備任何模具、刀具和工裝卡具的情況下，直接接受產(chǎn)品設(shè)計(jì)（CAD）數(shù)據(jù)，由傳統(tǒng)的“去除法”改變到今天的“增長法”，這是機(jī)械以及其他行業(yè)發(fā)展的重要推力